簡易微流體流速測量裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種簡易微流體流速測量裝置，所述測量裝置由流體流速測速通道，氣體注入通道，氣泡生成通道構(gòu)成的微流芯片和氣泡檢測圖像采集裝置組成；氣泡生成通道一端為封閉狀，另一端和流體流速測速通道相互連通，氣泡注入通道一端為封閉狀，氣泡注入通道的封閉端與氣泡生成通道的封閉端相對布置，且兩個封閉端之間設(shè)置有透氣防水膜，氣泡檢測圖像采集裝置外接計算機。本實用新型測量裝置具備有益效果是：流速測量方式簡單，流體不會倒流入氣體溝道，氣體在實驗過后即分離出流體，是對流體流速的直接測量。本實用新型設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，高度整合，并且對流體不會造成任何污染，適用于微流控芯片中需要無損測量微流體流速測量實驗。
【專利說明】簡易微流體流速測量裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種簡易微流體流速測量裝置。屬于流體測量技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]微全分析系統(tǒng)是上世紀(jì)9〇年代初提出來，可以實現(xiàn)微型生物化學(xué)分析的芯片系 統(tǒng)。微全分析系統(tǒng)具有檢測速度快、式樣用量少、通量高等顯著特點。聚二甲基硅氧烷 (PDMS)作為一種有極好透明性、低細(xì)胞毒性、透氣性的聚合物，以 PDMS和玻片為基材的微 流控芯片已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生化微全分析系統(tǒng)中。在微流芯片系統(tǒng)中，流動液體是主要承 載介質(zhì)，對微流體進行實際流速測量，并按實際需要調(diào)控，是完成生化分析檢驗過程核心參 數(shù)之一，也是微流控的核心技術(shù)之一。微流體的流速較小，無法通過常規(guī)的流體速度測量方 法來精確測量其流速。
[0003]目前在流體流速測量裝置有：超聲波測速裝置，如（專利CN201310001989)，光電 電壓波動信號測速裝置，如（專利CN200910103372)，或者示蹤微粒子成像測速裝置，如(專 利201010163676)等裝置來測量微流體的流速。但是上面方式帶來許多問題，例如引入其 他示蹤物質(zhì)、無法準(zhǔn)確測量以及加工復(fù)雜等。常規(guī)流體流速測量可以通過減小精度解決雜 質(zhì)問題，或者引入微量雜質(zhì)來提高精度。然而，同時保證精度和純凈度的微流體流速測量卻 是微全分析芯片體系中必要的控制參數(shù)。同時，引入雜質(zhì)是大部分實驗所不允許發(fā)生的事 情，在純凈度和精度要求較高的實驗中引入雜質(zhì)或者測量誤差容易導(dǎo)致實驗失敗。因此，微 流體流速測量問題已經(jīng)成為長期阻礙微全分析系統(tǒng)發(fā)展的主要障礙。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、又安 全衛(wèi)生的簡易微流體流速測量裝置。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案：
[0006] 簡易微流體流速測量裝置，所述測量裝置由流體流速測速通道，氣體注入通道，氣 泡生成通道構(gòu)成的微流芯片和氣泡檢測圖像采集裝置組成；氣泡生成通道一端為封閉狀， 另一端和流體流速測速通道相互連通，氣泡注入通道一端為封閉狀，氣泡注入通道的封閉 端與氣泡生成通道的封閉端相對布置，且兩個封閉端之間設(shè)置有透氣防水膜，氣泡檢測圖 像采集裝置外接計算機。
[0007] 所述的透氣防水膜厚度為1 μ m -1000 μ m。
[0008] 所述流體流速測速通道采用透明防水性材料。
[0009]流體流速測速通道，氣體注入通道和氣泡生成通道的寬度為10 μ m -1000 μ m。 [0010] 由于采用了以上技術(shù)方案，本實用新型提供的微流體流速測量裝置具備以下有益 效果：
[0011] 1)本實用新型只需要三個通道就能夠完成流速測量芯片，裝置結(jié)構(gòu)簡單。
[0012] 2)在示蹤氣泡注入過程中由于采用特殊的透氣防水膜來阻隔氣體注入溝道和氣 泡生成溝道，因此不會出現(xiàn)液體倒流到氣體注入溝道的現(xiàn)象。
[0013] 3)由于氣體不是直接與流速測量通道想通，因此不會在流速測速溝道上形成氣柱 影響流速測量。
[0014] 4)流速測量的示蹤物質(zhì)采用不與被測液體反應(yīng)的氣體，并且在測速完成后通過透 氣防水膜排出，因此對微流通道內(nèi)的流體無影響，不引入任何雜質(zhì)，安全衛(wèi)生。
[0015] 5)流體流速測量是通過示蹤氣泡來完成，因此是對流體的流速的直接測量，測量 精度高。
[0016] 本實用新型設(shè)計合理，結(jié)構(gòu)簡單，高度整合，并且對流體不會造成任何污染，適用 于微流控芯片中需要無損測量微流體流速測量實驗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型提供裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為圖1中芯片2的俯視圖。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和裝置的使用方法對本實用新型作進一步的描述。
[0020] 見附圖
[0021] 簡易微流體流速測量裝置，所述測量裝置由流體流速測速通道23,氣體注入通道 21，氣泡生成通道22構(gòu)成的微流芯片2和氣泡檢測圖像采集裝置1組成；所述流體流速測 速通道23,氣體注入通道21和氣泡生成通道22的寬度為10 μ m -1000 μ m，針對不同的流 體采用不同的寬度，所述流體流速測速通道23采用透明防水性材料，所述氣體注入接口的 端部設(shè)置有用于控制氣體流量的氣閥，所述氣泡生成通道22 -端為封閉狀，另一端和流體 流速測速通道23相互連通，氣泡注入通道21 -端為封閉狀，氣泡注入通道21的封閉端與 氣泡生成通道22的封閉端相對布置，且兩個封閉端之間設(shè)置有透氣防水膜31，所述的透氣 防水膜厚度為1 μ m -1000 μ m，針對不同的氣體透氣防水膜采用不同的厚度。所述氣泡檢測 圖像采集裝置1為CCD相機，該相機通過支架固定于流速測量通道上方，通過USB接口外接 計算機。
[0022]本裝置的使用方法為：
[0023] (1)如圖1所示，將制作好的芯片放置在CCD相機1鏡頭正下方；
[0024] (2)如圖2所示，通過微管道將流體從流體注入口 12注入溝道；
[0025] (3)如圖2所示，待微流體速度穩(wěn)定后從惰性氣體注入口丨丨注入與待測液體不發(fā) 生反應(yīng)的氣體；
[0026] (4)控制CCD相機以一定的跨幀時間t連續(xù)拍攝氣泡的位置圖片，得到氣泡的軌跡 圖。
[0027] (5)將拍攝的到的氣泡軌跡圖片傳到上位機進行處理，利用相鄰圖片氣泡的相對 位置與跨幀時間t計算出微流體的流速VKS^Sm) +t。
[0028] (6)測量完成后將微流芯片保存起來，待下次測量同種微流體時繼續(xù)使用。
[0029]可見，本實用新型適用于各種微小體積液體的流速測量，例如在微流芯片液體控 制、復(fù)雜液體(血液）流速實時測量等。本實用新型的微流體流速測量裝置的搭建是十分簡 單而又方便的過程。在裝置的造價上，由于測量溝道上沒有硬件的嵌入，大大節(jié)省了測量的 成本，對于要求比較高的微流體流速測量時，該芯片可以做到一次性使用，本實用新型在微 流體測量技術(shù)上真正的做到了對液體的無損測量。
【權(quán)利要求】
1. 簡易微流體流速測量裝置，其特征在于：所述測量裝置由流體流速測速通道（23)， 氣體注入通道（21)，氣泡生成通道（22)構(gòu)成的微流芯片（2)和氣泡檢測圖像采集裝置（1) 組成；氣泡生成通道（22)-端為封閉狀，另一端和流體流速測速通道（23)相互連通，氣泡 注入通道（21) -端為封閉狀，氣泡注入通道（21)的封閉端與氣泡生成通道（22)的封閉端 相對布置，且兩個封閉端之間設(shè)置有透氣防水膜（31)，氣泡檢測圖像采集裝置（1)外接計 算機。
2. 如權(quán)利要求1所述的簡易微流體流速測量裝置，其特征在于：所述的透氣防水膜厚 度為 1 μ m -1000 μ m。
3. 如權(quán)利要求1所述的簡易微流體流速測量裝置，其特征在于：所述流體流速測速通 道（23)采用透明防水性材料。
4. 如權(quán)利要求1所述的簡易微流體流速測量裝置，其特征在于：流體流速測速通道 (23)，氣體注入通道（21)和氣泡生成通道（22)的寬度為10 μ m -1000 μ m。
【文檔編號】G01P5/00GK204086296SQ201420612125
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】劉侃, 艾釗, 方義, 劉松林 申請人:武漢紡織大學(xué)